如何选择适合你需求的3D打印技术和材料呢

 

 3D打印，又称增材制造，已在各行各业产生重大影响。那么，如何选择适合你需求的3D打印技术和材料呢？

 

近几十年来，3D打印的发展证明，这项技术给消费者、设计师、工程师、厂商带来了巨大的优势。传统的生产方法在可制造性方面有限，但3D打印由于逐层构建零件的增加方法，具有无与伦比的设计自由度。由于增材制造不需要工具，它已经成为一种非常快速的生产方式，可以在几个小时或几天内旋转零件。缩短的供应链和提高的生产效率是从创业企业到财富500强企业等很多企业融入工作流程的原因。

但在使用3D打印技术时，可能会出现各种增材制造系统，固有质量，相关材料，内部操作，以及外包给合同厂商的成本等问题。下面，我们就来分析一下增材制造的常见类型、相关流程和系统，以及如何确定哪些增材制造解决方案最适合你的项目。

3D打印有四种主要技术类型，更新过程频繁出现。每一种增材制造工艺流程都应用不一样的材料，生产制造出具备独特性能的构件，这些构件能够非常好的应用于特定的应用。

 

液态光聚合物通过光敏聚合固化的复原聚合是最初开发的增材制造技术之一。精确的紫外光固化和一层一层的光敏树脂薄层固化。这种方法以立体光刻而闻名，80年代中期实现商业化。考虑到原有的3D印刷工艺，立体平版印刷组件用于投资铸造图案、原型和概念模型。另一个值得注意的技术是数字光处理。

挤压材料(MaterialExtrusion)

该增材制造类型通过加热喷嘴和挤出机头分配材料。铺设一层后，下降建设平台，向上移动挤压头，下一层印刷在上一层。原材料通常是热塑性纤维，在轴上缠绕，挤出时熔化。使用这种方法的常见技术是熔沉积。由于有能力用普通的热塑性材料制造，这种类型的加料制造可以用来生产组件，制造工具和功能原型。

 

粉末层熔融利用热能熔融粉体的截面区域。热能熔化粉状材料，冷却后凝固。对于聚合物来说，零件周围未使用的粉末用于固定零件，因此通常不需要额外的支持。对于金属零件，锚通常需要将零件连接到印刷床上，支持朝下的结构。“秀恩爱”激光烧结技术(也称为选择性激光烧结技术)在1992年商业化，之后采用了高速烧结技术，最近采用了多喷射熔接技术(MJF)。在金属制造中，直接金属激光烧结(DMLS)和电子束熔炼是目前非常流行的工业系统。

 

渣滓喷射(MaterialJetting)

用多喷嘴打印头，材料喷射是目前快速增材制造方法之一。增材制造法逐层沉积建材液滴。油漆喷涂系统可以打印多材料和分级材料部件。用各种材料的不同比例生产零件，产生各种颜色和多种材料的性能。通常，这些系统使用光聚合物、蜡和数字材料，其中多种光聚合物被混合并同时喷射。多喷塑和喷塑等技术用于制作快速原型、概念模型、投资铸造图案和解剖现实医学模型。

 

在传统的制作方法中，可以选择的材料种类几乎是无限的，与传统的制作方法不同，3D打印与每个特定的系统和机器使用的材料相结合。目前，大多数添加剂制造零件可以是塑料或金属，这也取决于一些复合材料选择技术。

 

制造材料需要满足工业上特殊要求的认证和机械性能，例如宇航火焰等级和医疗生物相容性。不同行业对耐用性、外观和耐久性有不同的要求。

 

为了确保最佳结果，在为你的项目选择技术时，有几个重要的考虑因素。

 

任何零件，从原型到生产质量，都可以用3D打印零件来替代。每一应用程序的要求都是独一无二的，需要仔细检查和规划，确定合适的3D打印过程和材料，以满足项目的需求。举例来说，当制作原型时，设计团队通常需要用性价比高的材料快速旋转，同时要正确地展示最终产品的形式和功能。另一方面，生产零件必须作为最终产品制作，必须满足一定的质量、测试、化学和结构要求。

 

根据3D打印部件的性能需求，合适的工艺和材料不同。如果零部件在外观上需要与最终产品相似，或者需要保持其形状为静态模型，喷射技术可能是最好的方法，因为它的旋转速度快，表面光滑自然。针对娱乐道具或大型概念模型等零部件而言，牙齿立体光刻也是不错的选择，它们需要轻量的后期处理来打磨表面。如果打印功能原型组件需要能够抵抗冲击和高温，可以利用FDM，从高性能材料中获得功能强大、耐久的部件。如果零件的设计需要复杂的底部切割，实现空气流动或耐用的活铰链，激光系统的热塑性塑料可能是理想的选择。上述因素需要复杂的整合，但仔细考虑零件的性能需求有助于简化选择合适的3D打印技术

 

很多3D打印零件需要在高温或潮湿的环境中工作。有些3D打印技术和材料很快被这些参数排除。例如，室外应用可能需要维生素稳定的材料，但光聚合物在维生素辐照下迅速降解。湿气会对某些材料造成不利影响，导致零件弯曲，卷曲或尺寸精度降低。因为有些3D打印材料本身就具有吸水性能。在一些应用中，该部件可能需要食品安全材料。在这种情况下，热塑性塑料将是最佳选择。

 

一个3D打印的夹具或固定装置可能需要经过上千个循环，并承受很大的压力，而一个合适的原型只需运行一次。工程级热塑性塑料能承受巨大的压力，成为功能原型和生产零件的理想材料。另一方面，光聚合物材料在短期低压应用中更有效。

 

采用材料喷射系统制造的零件更光滑，手工处理更容易，达到理想的美观状态。采用材料挤出机制造的塑料零件，由于层次分辨率厚，后处理困难，需要更多的人工和技术来实现光滑的表面，增加了人工费，延长了交货时间。增材金属和合金需要更多的时间，精力和专业知识来实现研磨产品。金属构件通常需要机械加工，从印刷床上拆下来，拆下支架，打磨或抛光。提前明确最终需求和关键部位的特点，将缩短后期处理时间，保证交货日期、预算、时间和质量。

 

取决于产品质量、成本和交货周期，质量和成本可以相互权衡的快速旋转和高质量的后期处理需求相互排斥。均衡预算、生产周期、最终需求质量，才能找到正确的平衡，选择合适的3D打印方案。

 

一刀切的方法不适合3D打印。以上列举的因素需要考虑不同的优先级，考虑每个可用技术、材料和装饰选项的优缺点和细微差异，有助于确定最适合项目的方法。

 

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